微型无人机低空气象和环境探测系统的制作方法

本实用新型属于气象环境监测技术领域，尤其是涉及一种微型无人机低空气象和环境探测系统。

背景技术：

随着我国经济的快速发展，社会对气象服务的需求越来越高。尤其在自然灾害、重大事故灾难发生时，灾害区域、事故现场的气象实况观测数据对抢险救灾、灾民安置、事故处理、应急指挥决策至关重要，直接关系到人民生命财产安全。另外，在大型活动现场，现场气象实况监测数据的精确性、及时性对现场精细化气象服务的质量也起着至关重要的作用。

近年来，微型无人机在民用方面的应用越来越广泛，涉及航空拍摄、地质地貌测绘、森林防火、地震调查、边境巡逻、应急救灾、环境监测、城市规划等多个领域。低空无人机具有成本相对较低、反应速度快、覆盖范围广、不受地面条件限制、无人员伤亡风险、机动性能好、使用方便等优势，但目前我国利用成熟的微型无人机技术进行低空气象探测的应用还处于尝试阶段。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种微型低空气象/环境探测系统，以解决和改善目前的用于气象或环境监测的无人机机载观测系统功能单一、精确度不高，以及集成度低、独立性差等情况。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种微型无人机低空气象和环境探测系统，包括数据采集处理芯片，以及数据采集处理芯片连接的气象和环境传感器、GPS定位模块、通信模块、供电模块、时钟模块；

所述气象和环境传感器包括温湿度传感器和气压传感器，所述温湿度传感器和气压传感器通过I2C总线连接数据采集处理芯片；

所述GPS定位模块和时钟模块通过UART接口将数据传送至数据采集处理芯片；所述供电模块为整个系统供电。

进一步的，所述数据采集处理芯片还预留有UART接口，所述UART接口连接紫外辐射传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、CO传感器、SO₂传感器、O₃传感器中的一种。

进一步的，所述数据采集处理芯片还连接调试模块，所述调试模块通过串口连接数据调试终端。

进一步的，所述数据采集处理芯片还连接存储模块，所述存储模块包括参数存储模块和外接存储器，所述数据采集处理芯片通过IIC总线进行系统参数存储，通过外接存储器进行探测数据存储。

进一步的，所述供电模块包括电源控制器和锂电池，所述锂电池通过电源控制器连接数据采集处理芯片。

进一步的，所述通信模块采用工作频段410-441MHz的433MHz模块，并支持850/900/1800/1900MHz四频的GPRS通讯模块。

进一步的，所述气象和环境传感器都采用芯片式传感器。

相对于现有技术，本实用新型所述的微型无人机低空气象和环境探测系统具有以下优势：

(1)本实用新型所述的微型无人机低空气象和环境探测系统搭载在微型无人机平台上，操作简单，气象或者环境探测灵活方便，适用场景多，实用性强，并且可以选择式选用环境传感器。

(2)本实用新型所述的微型无人机低空气象和环境探测系统采用芯片式，GPS定位模块、供电模块、通信模块及时钟模块采用集成设计，轻量化设计，集成度较高，可以采集多种气象和环境数据。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的微型无人机低空气象和环境探测系统原理示意图；

图2为本实用新型实施例所述的微型无人机低空气象和环境探测系统硬件结构连接示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1，图2所示，微型无人机低空气象和环境探测系统，包括数据采集处理芯片，以及数据采集处理芯片连接的气象和环境传感器、GPS定位模块、通信模块、供电模块、时钟模块；所述数据采集处理芯片的型号为ARM Cortex-M3 STM32F103，所述供电模块采用的型号为K7805，所述GPS定位模块的型号为L70，所述时钟模块采用DS3231。

所述气象和环境传感器包括温湿度传感器和气压传感器，所述温湿度传感器和气压传感器通过I2C总线连接数据采集处理芯片；所述温湿度传感器的型号为SI7013，所述气压传感器的型号为MS5611。

所述GPS定位模块和时钟模块通过UART接口将数据传送至数据采集处理芯片；所述供电模块为整个系统供电。

其中，所述数据采集处理芯片还预留有UART接口，所述UART接口连接紫外辐射传感器、PM2.5传感器、PM10传感器、CO传感器、SO₂传感器、O₃传感器中的一种。

其中，所述数据采集处理芯片还连接调试模块，所述调试模块通过串口连接数据调试终端。

其中，所述数据采集处理芯片还连接存储模块，所述存储模块包括参数存储模块和外接存储器，所述数据采集处理芯片通过IIC总线进行系统参数存储，通过外接存储器进行探测数据存储。所述参数存储模块的型号为AT24C512，所述外接存储器的型号为SDSDQM。

其中，所述供电模块包括电源控制器和锂电池，所述锂电池通过电源控制器连接数据采集处理芯片。

其中，所述通信模块采用工作频段410-441MHz的433MHz模块，并支持850/900/1800/1900MHz四频的GPRS通讯模块。通过无线通讯模块与地面监测系统进行数据传输。

其中，所述气象和环境传感器都采用芯片式传感器。

指标参数：

气象传感器指标

温湿传感器测量精度：温度±0.5℃、湿度±5％RH；

气压传感器测量精度：±1.0hPa；

紫外辐射传感器测量精度：±1UVIndex。

其他指标

工作环境：-40℃～80℃，0～100％RH；

系统供电：电源输入12V/220V，内部输出3.3V/4.2V；

系统存储：512KBEEPROM用于存储系统参数，2G外部存储卡用于存放观测数据；

点对点通讯系统：433MHz模块透明传输，工作频段410-441MHz，LoRa扩频技术、TTL电平输出；

GPRS通讯系统：支持850/900/1800/1900MHz四频，内嵌网络服务协议栈、支持多个Socket及IP地址；

GPS定位系统：支持NMEA和PMTK协议，水平位置精度小于2.5米；

实时时钟：误差10s/月。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。